LASED

LASED: Laser-Atom-Interaktionssimulator, abgeleitet von der Quantenelektrodynamik

In der Physik werden viele Experimente mit Atomen und Lasern durchgeführt, die Kenntnisse und Modellierungen über den angeregten Zustand der untersuchten Atomspezies erfordern. Steady-State-Modelle können verwendet werden, um das endgültige Gleichgewicht eines Laser-Atom-Systems zu ermitteln, aber eine große Anzahl von Laser-Atom-Wechselwirkungen sind nur von kurzer Dauer und zerfallen schnell. Die meisten Modelle, die die Louiville-Gleichung zur Erfassung der Dynamik der Wechselwirkung verwenden, verwenden kein vollständiges quantenelektrodynamisches Bild, um das System im Laufe der Zeit weiterzuentwickeln, sondern verwenden stattdessen einen halbklassischen Ansatz. In diesem Simulator werden alle Dynamiken berechnet, indem die Gleichungen von Feldoperatoren abgeleitet werden. Dies ergibt ein physikalisch genaueres Modell.

Installation

Führen Sie zur Installation Folgendes aus:

 pip install LASED

Den Quellcode finden Sie unter https://github.com/mvpmanish/LASED.

Verwendung

In diesem Simulator definiert ein Benutzer ein State mit allen definierten Quantenzahlen. Der Benutzer erstellt dann zwei Vektoren: einen, der alle Grundzustände enthält, und einen für die angeregten Zustände. Der Benutzer kann dann ein LaserAtomSystem -Objekt mit einer Laserleistung (oder Intensität) und der Laserwellenlänge definieren. Mit diesem Objekt kann der Benutzer:

• Verwenden Sie timeEvolution , um das Laser-Atom-System zeitlich zu entwickeln und mithilfe von Rho_t auf die zeitliche Entwicklung der Dichtematrixelemente über die Zeit zuzugreifen. Kann sehr einfache Systeme wie Magnesium und Kalzium ohne Hyperfeinstruktur bis hin zu Atomen mit Hyperfeinstruktur und einer großen Anzahl von Zuständen wie Cäsium simulieren.
• rotate die Dichtematrix des Laser-Atom-Systems bei t = 0, definiert als rho_0 in einen anderen Referenzrahmen und entwickeln Sie sie dann mit der Zeit unter Verwendung der Euler-Winkel.
• Ermitteln Sie die Dichtematrix für den angeregten Zustand und die Grundzustände über die gesamte Simulationszeit.
• Zeichnen Sie die zeitliche Entwicklung der angularShape der Elektronenwolke des angeregten oder niedrigeren Atomzustands auf.

Tutorials

Ausführliche Tutorials und eine Anleitung zur Verwendung der Bibliothek finden Sie in readthedocs: https://lased.readthedocs.io/en/latest/

Versionsgeschichte

v1.0

• Kann die angularShape der Elektronenwolke des angeregten oder niedrigeren Atomzustands für die gesamte Simulationszeit darstellen.
• Erhöhte Geschwindigkeit der timeEvolution um den Faktor 2.

v0.4 :

• Möglichkeit, den Zerfall in andere Zustände zu modellieren, an die der Laser nicht gekoppelt ist (z. B. nichtstrahlender Zerfall), indem bei der Instanziierung des Laser-Atom-Systems das Schlüsselwort tau_b verwendet wird.
• Kann den symbolischen Druck der Bewegungsgleichungen als .tex- und/oder .pdf-Datei exportieren, indem man die Schlüsselwörter pretty_print_eq_tex = True und pretty_print_eq_pdf = True verwendet, wenn eine timeEvolution durchgeführt wird, aber dem Schlüsselwort pretty_print_eq_filename muss eine Zeichenfolge zugewiesen werden, um die neue Datei zu erhalten (s) ein Name. Hinweis: Zum Exportieren in PDF muss pdflatex auf Ihrem System installiert sein, um die .tex-Datei in eine .pdf-Datei zu konvertieren.

Weiterführende Literatur

• Ein Papier zu diesem Simulator finden Sie hier: https://arxiv.org/abs/2203.12535.

Danksagungen

Vielen Dank an Professor Andrew Murray, Dr. Matthew Harvey und Parinya Udommai für ihre fortgesetzte Unterstützung dieser Bibliothek und dieses Projekts.

Bitte zitieren Sie diese Bibliothek, wenn Sie sie verwenden, indem Sie den hier gefundenen Artikel verwenden: https://arxiv.org/abs/2203.12535.